Glycin – Iss‘ nicht nur das Steak Teil 2

(hier geht es zu Teil 1)

In Teil 2 erfahrt ihr, wie es zu einem Defizit an Glycin kommen könnte und was bei einer Supplementation mit Glycin/Collagen zu beachten ist.

Glycin wird für viele verschiedene Prozesse im Körper benötigt. Unter anderem für die Collagensynthese. Gerade dies scheint aber ein Prozess zu sein bei dem eine nicht unbedeutende Menge an Glycin „verloren“ geht [7]. Nach Berechnungen von Meléndez-Hevia et al. müssten möglicherweise mehr als 10 g Glycin am Tag über die Nahrung zugeführt werden, um dieses Defizit auszugleichen [7].

Glycindefizit und die Anpassung des Körpers daran

Die Folgen des Glycindefizites sind nicht ganz klar. Denn ein Defizit von 8,5 – 10 g am Tag ist eine ganze Menge, was vom Körper ausgeglichen werden müsste. Möglicherweise gibt es noch unbekannte Synthesewege, die das Defizit ausgleichen und/oder der Körper adaptiert je nach Situation die Rate der Stoffwechselprozesse, die Glycin verbrauchen. Letzteres könnte zu einer suboptimalen Funktion von verschiedenen Systemen im Körper führen. Eine Supplementation gleicht das Defizit dann aus, wodurch sich die verschiedenen positiven Effekte von Glycin erklären ließen. Der Einbau einer anderen Aminosäure an der Stelle von Glycin scheint keine Option zu sein, da ein Austausch mit gravierenden Fehlbildungen, wie der Osteogenesis Imperfecta (OI) assoziiert ist. Bei der OI wird Glycin im Collagen durch eine größere Aminosäure ersetzt, was zu einer eingeschränkten Funktion von Collagenstrukturen führt [9].

Hier nochmal ein Überblick, wofür Glycin benötigt wird:

• Porphyrine (Blutbildung und Sauerstofftransport)
• Purine (DNA-Synthese)
• Kreatin (Energiestoffwechsel, Langfristigzusammen mit Methionin und Arginin)
• Glutathion (Immunsystem und Entgiftung)
• Gallensalze (Verdauung)
• Collagensynthese

Die Synthese von Purinen und Porphyrinen muss für das tägliche Überleben immer aufrechterhalten werden. Kreatin, Collagen, aber auch eine optimale Menge an Glutathion sind für das kurzfristige Überleben nicht unbedingt notwendig. Bei einer unzureichenden Aufnahme an Glycin, könnten diese Herstellungsprozesse reduziert werden. Ein Mangel an Glycin würde dann eine schlechtere Immunfunktion, eine verschlechterte Energiebereitstellung in den Muskeln und eine verminderte Collagensynthese und Collagenreparatur zur Folge haben.

Im Kontext des Glycindefizits scheint die Collagen Synthese entscheidend zu sein. Denn der hohe Bedarf an Glycin stammt laut Meléndez-Hevia et al. vor allem aus der Synthese der Vorstufe des Collagens, dem Pro-Collagen. Der Körper synthetisiert etwa 920 g (!) Pro-Collagen am Tag, wofür etwa 240 g Glycin benötigt werden [7]. Die Synthese von Collagen, im Vergleich zur „normalen“ Proteinsynthese, ist allerdings ein komplexerer Prozess. Das führt dazu, dass Pro-Collagen immer wieder auf- und abgebaut wird, bis die „perfekte“ Collagenkette entsteht. Von den 920 g Pro-Collagen die täglich synthetisiert werden, bleiben nur etwa 90 g Collagen übrig. Der Auf- und Abbau des Pro-Collagens läuft jedoch nicht 100% effizient ab. Folglich werden Aminosäuren wie Glycin teilweise nicht für die Synthese wiederverwendet und in anderen Stoffwechselprozessen, z.b. der Gluconeogenese, abgebaut. Die Ineffizienz der Wiederverwendung führt am Ende des Tages zu einem Glycindefizit von etwa 10 g [7].

„[…] the procollagen cycle occurs inside the cell to check the structure. It involves degrading all newly synthesized molecules that are not correctly folded in the triple helix, resynthesizing them, checking their correct triple helix structure, and repeating the degradation–synthesis cycle until the correct structure is achieved, and so a high fraction (30–90%, depending on the tissues and the age of individuals) of the newly synthesized collagen is degraded in this cycle within minutes of its synthesis.” [7]

Warum ist die Collagensynthese so ineffizient? Liegt es daran, dass die heutige Umwelt die effiziente Synthese behindert? Meléndez-Hevia et. al [7] gehen davon aus, dass ein Glycindefizit bei großen Säugetieren natürlich ist. Folglich würde das bedeuten, dass auch die Ineffizienz der Collagensynthese natürlich ist?!

Glycin, Paleo und Pestizide

Ein funktionierender Collagenstoffwechsel und ausreichend Glycin sind notwendig, um gesundes Knochen- und Knorpelgewebe zu erhalten. Osteoporose (Erkrankung der Knochen) und Arthritis (Erkrankung des Knorpels) sind Erkrankungen die interessanterweise auch bei großen wildlebenden Tieren (ausgewachsen über 40 kg Körpergewicht) wie zum Beispiel Elefanten, Rhinozerossen und Giraffen dokumentiert sind. Nach Meléndez-Hevia et al. sind collagen-assoziierte Erkrankungen älter als die menschliche Kultur [7] und somit (teilweise) unabhängig von unserem heutigen Lebensstil. Chris Masterjohn PhD spekuliert in einem Podcast darüber, dass die optimale Collagensynthese kein Selektionskriterium darstellte, da sich Alterserkrankungen erst nach der reproduktiven Phase bemerkbar machten. Wir als Nachfahren haben also nicht die Stoffwechselvorgänge optimiert, die einen gesunden Collagenstoffwechsel bis in das hohe Alter fördern. Zusätzlich befinden wir uns heute in einer Umgebung (Ernährung, Stress, Bewegungsmangel, etc.) die Entzündungen eher fördert. Diese pro-inflammatorische Umwelt beeinträchtigt die Collagensynthese möglicherweise zusätzlich oder macht eine vermehrte Reparatur des Collagenstrukturen notwendig.

Nach Meléndez-Hevia et. al [7] hat der menschliche Körper nicht die Fähigkeit entwickelt ausreichend Glycin zu synthetisieren, so dass wir auf eine exogene Zufuhr angewiesen sind. Würden wir als Jäger und Sammler unseren Glycinbedarf nur über Knochen decken wollen, müssten wir jeden Tag etwa 120-150 g Knochen essen (pro Woche also knapp ein Kilogramm). Mit der Entdeckung des Feuers sind diese Mengen eher erreichbar. Aber was haben unsere Vorfahren davor gemacht? 1500 g Walnüsse wären die vegetarische Alternative, wenn von einer optimalen Resorption ausgegangen wird.

Wenn ihr die Artikel über Glyphosat (Teil 1 und Teil 2) gelesen habt, erinnert ihr euch vielleicht, dass Glyphosat an die Stelle von Glycin bei der Synthese von Eiweißstrukturen gelangen kann und so die Funktion der Eiweißstrukturen beeinflusst. Die meisten Daten zum Pro-Collagen-Zyklus wurden nach der Einführung von Glyphosat 1974 gesammelt. So könnten schädliche Umwelteinflüsse, wie Glyphosat, die Collagensynthese erschweren, was die hohe von Méndelez et al. berechnete Umsatzraten erklären könnte. Eine Vermeidung der Schadstoffe wäre eine Möglichkeit das Glycindefizit zu reduzieren.

Wenn wir unsere Umgebung (Ernährung, Licht, Bewegung, etc.) optimieren und Entzündungen reduzieren, wäre es denkbar, dass das Glycindefizit kleiner wird. Denn Entzündungen und Pestizide erhöhen möglicherweise den Glycinbedarf. Da jedoch selbst wildlebende (=optimal?!) Tiere scheinbar einen Glycinmangel haben, stellt sich die Frage, ob ein Glycindefizit nur durch eine zusätzliche Einnahme ausgeglichen werden kann? Wo auch immer das Problem im Pro-Collagen-Zyklus liegt und wie es dazu kam, eine erhöhte Zufuhr an Glycin stellt eine mögliche Lösung dar, den Mangel auszugleichen [7].

Anwendung, Toxizität und Nebenwirkungen der Glycinsupplementation

Glycin wirkt bei oraler Aufnahme erst ab einer Dosis von 8 g/kg Körpergewicht in Ratten toxisch. Bei einem 70 kg schweren Menschen wären das 560g.

Glycin und Aspirin

Achtung: Die Supplementation mit reinem Glycinpulver kann die Aufnahme von Acetylsalicylsäure (bekannt als Aspirin) fördern. Eine gleichzeitige Einnahme sollte vermieden werden, um die Blutgerinnung nicht zu beeinträchtigen [3].

Collagen und Tryptophan

Die orale Aufnahme von Collagen-Hydrolysat kann den Tryptophan-Plasma-Spiegel sinken lassen, was sich negativ auf das Langzeitgedächtnis auswirken kann [1]. Denn Tryptophan wird unter anderem für die Synthese von Serotonin und Melatonin benötigt.

„Administration of TRP− CP protein induced a mild reduction of long-term memory function, which was apparent only in terms of reduced speed of delayed word recognition, but not accuracy.“ [1]

Ein verringerter Tryptophanspiegel kann über die Beeinflussung von Serotonin die Stimmung verschlechtern [12]. Der Physiologe Ray Peat beschreibt allerdings eine positive Wirkung des Tryptophanmangels auf das Gedächtnis und die Aufmerksamkeit [8].

„Decreasing tryptophan or decreasing serotonin improves learning and alertness, while increased serotonin impairs learning.“ [8]

Collagen und Nierensteine

Neben Glycin macht die Aminosäure Hydroxyprolin einen großen Anteil der Aminosäuren im Collagen aus. Hydroxyprolin wird unter anderem zu Oxalat (Oxalsäure) verstoffwechselt und über den Urin ausgeschieden. Oxalat bildet zusammen mit Calcium Calcium-Oxalat. Calcium-Oxalat-Steine sind die Ursache für 70 – 80 % der Nierensteine. Risikogruppen sollten bei der Supplementation mit Collagen aufpassen. Ein niedriger Urin-pH-Wert und ein geringes Urin-Volume begünstigen das Entstehen von Nierensteinen. Wenn ihr als euren Glycinbedarf über Collagen decken wollt, ist es sinnvoll bei der Supplementation auf eine ausreichende Trinkmenge und einen basischeren pH-Wert seines Urins zu achten. Der Urin-pH kann mit Lackmus Streifen gemessen werden.

Resorption von Glycin als freie Aminosäure oder als Polypeptid (in Collagen)

Im Magen und Dünndarm werden Proteine (= Polypeptide = Aminosäureketten) durch Enzyme in kleinere Bestandteile gespalten. Dabei entstehen einzelne, freie Aminosäuren, die über spezifische Transporter resorbiert werden und es entstehen kleinere Polypeptide, die über eigene Transporter aufgenommen werden können. Adibi S. A. und M. D. Hellier et al. untersuchten diese Vorgänge im Bezug auf Glycin in den 70er Jahren. Sie fanden heraus, dass die Plasmakonzentration von Glycin bei der oralen Aufnahme in der Form eines Dipeptids (z.B. Glycin + Alanin) um das zweifache höher sein kann, als wenn die gleiche Menge an Glycin und Alanin als freie Aminosäuren gegeben wird [5, 10]. Möglicherweise lässt sich die bessere Absorption von Glycin darauf zurückführen, dass bei der Verdauung von Collagen sowohl Glycin in freier Form, als auch innerhalb kleiner Polypeptidketten vorliegt. So können also zwei Transportsysteme, anstelle von nur einem genutzt werden.

Gezielte Anwendung

• Prävention: 10 g (und mehr) am Tag (Experimentell!) [7]
• Schnelleres Einschlafen und Tiefschlafphase schneller erreichen: 3 g Glycin innerhalb von 1h vor dem Schlafen [11]
• Blutzuckerkontrolle: 0,1 g Glycin pro kg Körpergewicht [2]
• STH (Wachstumshormon)-Ausschüttung erhöhen: 6 g Glyzin vor dem Schlafen [6]
• HbA1c reduzieren: 20 g Glycin am Tag, alle 6 Stunden 5 g in Wasser gelöst [4]

Fazit

Beide Arten von Glycin (als Polypeptid und in freier Form) haben Vor- und Nachteile, die je nach den indivuellen Bedürfnissen abgewogen werden sollten. Eine mögliche Lösung wäre die Einnahme von Glycin in freier, syntehtischer Form zusammen mit Collagen-Hydrolysat, um die Menge an benötigtem Glycin möglichst effizient zu erreichen.

Überlegung: Die Ineffizienz der Collagensynthese und die Prävalenz von degenerativen Alterserkrankungen bei wildlebenenden Tieren sind Argumente, die gegen einen an die Evolution angepassten Lebensstil sprechen. Im Bezug auf Glycin könnte die Natur ein kurzfristiges Überleben, dem langfrisitgen Überleben vorgezogen haben und das Schaffen von möglichst natürlichen Bedingungen wäre deswegen nicht optimal.

Beispiel für Glycin und Collagenkombination mit dem Ziel etwa 12 g Glycin am Tag aufzunehmen:
Morgens: Bulletproof Coffee mit 3 g Glycin und 10 g Collagen
Abends: Eintopf mit 10 g Collagen und 3 g Glycin separat wegen des süßem Geschmacks

Literatur

1. Evers EAT, Tillie DE, van der Veen FM, Lieben CK, Jolles J, Deutz NEP, Schmitt JAJ (2005) Effects of a novel method of acute tryptophan depletion on plasma tryptophan and cognitive performance in healthy volunteers. Psychopharmacology (Berl ) 178(1):92–99. doi:10.1007/s00213-004-2141-y
2. Gannon MC, Nuttall JA, Nuttall FQ (2002) The metabolic response to ingested glycine. Am J Clin Nutr 76(6):1302–1307
3. Ghulam Murtaza et al. Interaction of Aspirin with different Amino Acids
4. Hafidi ME, Pérez I, Baños G (2006) Is glycine effective against elevated blood pressure? Curr Opin Clin Nutr Metab Care 9(1):26–31. doi:10.1097/01.mco.0000196143.72985.9a
5. Hellier MD, Holdsworth CD, McColl I, Perrett D (1972) Dipeptide absorption in man. Gut 13(12):965–969. doi:10.1136/gut.13.12.965
6. Kasai K, Kobayashi M, Shimoda S-I (1978) Stimulatory effect of glycine on human growth hormone secretion. Metabolism 27(2):201–208. doi:10.1016/0026-0495(78)90165-8
7. Meléndez-Hevia E, Paz-Lugo P de, Cornish-Bowden A, Cárdenas ML (2009) A weak link in metabolism. The metabolic capacity for glycine biosynthesis does not satisfy the need for collagen synthesis. J Biosci 34(6):853–872
8. Ray Peat Tryptophan, Serotonin and Aging
9. Shoulders MD, Raines RT (2009) Collagen structure and stability. Annu Rev Biochem 78:929–958. doi:10.1146/annurev.biochem.77.032207.120833
10. SIAMAK A. ADIBI Intestinal Transport of Dipeptides in Man
11. YAMADERA W, INAGAWA K, CHIBA S, BANNAI M, TAKAHASHI M, NAKAYAMA K (2007) Glycine ingestion improves subjective sleep quality in human volunteers, correlating with polysomnographic changes. Sleep and Biological Rhythms 5(2):126–131. doi:10.1111/j.1479-8425.2007.00262.x
12. Young SN (2013) The effect of raising and lowering tryptophan levels on human mood and social behaviour. Philos Trans R Soc Lond , B, Biol Sci 368(1615):20110375. doi:10.1098/rstb.2011.0375